分别根据合并同类项法则以及完全平方公式和整式的除法以及积的乘方分别计算得出即可．【解析】A、a3+a2=a5无法运用合并同类项计算，故此选项错误；B、（3a-b）2=9a2-6ab+b2，故此选项错误；C、a6b÷a2=a4b，故此选项错误；D、（-ab3）2=a2b6，故此选项正确．故选：D．
